/**
 * @file modbus_crc.c
 * @brief MODBUS CRC16校验计算实现
 * @details 提供MODBUS协议标准的CRC16校验计算实现
 *          使用查找表法优化计算性能，适用于嵌入式系统
 * 
 * @author 修改团队：mastwet@Undefine Innovation
 * @date 2024
 * @copyright MIT License
 * 
 * @note 使用标准MODBUS CRC16多项式：0xA001
 * @note 查找表法实现，计算复杂度O(n)，空间复杂度O(1)
 * @note 适用于8位和32位微控制器
 */

#include "modbus_crc.h"

/**
 * @brief MODBUS CRC16查找表
 * @details 预计算的CRC16查找表，包含256个16位值
 *          每个字节对应一个CRC值，避免运行时计算
 * 
 * 生成算法：
 * for (i = 0; i < 256; i++) {
 *     crc = i;
 *     for (j = 0; j < 8; j++) {
 *         if (crc & 0x0001)
 *             crc = (crc >> 1) ^ 0xA001;
 *         else
 *             crc = crc >> 1;
 *     }
 *     crc_table[i] = crc;
 * }
 */
static const uint16_t crc_table[256] = {
    0x0000, 0xC0C1, 0xC181, 0x0140, 0xC301, 0x03C0, 0x0280, 0xC241,
    0xC601, 0x06C0, 0x0780, 0xC741, 0x0500, 0xC5C1, 0xC481, 0x0440,
    0xCC01, 0x0CC0, 0x0D80, 0xCD41, 0x0F00, 0xCFC1, 0xCE81, 0x0E40,
    0x0A00, 0xCAC1, 0xCB81, 0x0B40, 0xC901, 0x09C0, 0x0880, 0xC841,
    0xD801, 0x18C0, 0x1980, 0xD941, 0x1B00, 0xDBC1, 0xDA81, 0x1A40,
    0x1E00, 0xDEC1, 0xDF81, 0x1F40, 0xDD01, 0x1DC0, 0x1C80, 0xDC41,
    0x1400, 0xD4C1, 0xD581, 0x1540, 0xD701, 0x17C0, 0x1680, 0xD641,
    0xD201, 0x12C0, 0x1380, 0xD341, 0x1100, 0xD1C1, 0xD081, 0x1040,
    0xF001, 0x30C0, 0x3180, 0xF141, 0x3300, 0xF3C1, 0xF281, 0x3240,
    0x3600, 0xF6C1, 0xF781, 0x3740, 0xF501, 0x35C0, 0x3480, 0xF441,
    0x3C00, 0xFCC1, 0xFD81, 0x3D40, 0xFF01, 0x3FC0, 0x3E80, 0xFE41,
    0xFA01, 0x3AC0, 0x3B80, 0xFB41, 0x3900, 0xF9C1, 0xF881, 0x3840,
    0x2800, 0xE8C1, 0xE981, 0x2940, 0xEB01, 0x2BC0, 0x2A80, 0xEA41,
    0xEE01, 0x2EC0, 0x2F80, 0xEF41, 0x2D00, 0xEDC1, 0xEC81, 0x2C40,
    0xE401, 0x24C0, 0x2580, 0xE541, 0x2700, 0xE7C1, 0xE681, 0x2640,
    0x2200, 0xE2C1, 0xE381, 0x2340, 0xE101, 0x21C0, 0x2080, 0xE041,
    0xA001, 0x60C0, 0x6180, 0xA141, 0x6300, 0xA3C1, 0xA281, 0x6240,
    0x6600, 0xA6C1, 0xA781, 0x6740, 0xA501, 0x65C0, 0x6480, 0xA441,
    0x6C00, 0xACC1, 0xAD81, 0x6D40, 0xAF01, 0x6FC0, 0x6E80, 0xAE41,
    0xAA01, 0x6AC0, 0x6B80, 0xAB41, 0x6900, 0xA9C1, 0xA881, 0x6840,
    0x7800, 0xB8C1, 0xB981, 0x7940, 0xBB01, 0x7BC0, 0x7A80, 0xBA41,
    0xBE01, 0x7EC0, 0x7F80, 0xBF41, 0x7D00, 0xBDC1, 0xBC81, 0x7C40,
    0xB401, 0x74C0, 0x7580, 0xB541, 0x7700, 0xB7C1, 0xB681, 0x7640,
    0x7200, 0xB2C1, 0xB381, 0x7340, 0xB101, 0x71C0, 0x7080, 0xB041,
    0x5000, 0x90C1, 0x9181, 0x5140, 0x9301, 0x53C0, 0x5280, 0x9241,
    0x9601, 0x56C0, 0x5780, 0x9741, 0x5500, 0x95C1, 0x9481, 0x5440,
    0x9C01, 0x5CC0, 0x5D80, 0x9D41, 0x5F00, 0x9FC1, 0x9E81, 0x5E40,
    0x5A00, 0x9AC1, 0x9B81, 0x5B40, 0x9901, 0x59C0, 0x5880, 0x9841,
    0x8801, 0x48C0, 0x4980, 0x8941, 0x4B00, 0x8BC1, 0x8A81, 0x4A40,
    0x4E00, 0x8EC1, 0x8F81, 0x4F40, 0x8D01, 0x4DC0, 0x4C80, 0x8C41,
    0x4400, 0x84C1, 0x8581, 0x4540, 0x8701, 0x47C0, 0x4680, 0x8641,
    0x8201, 0x42C0, 0x4380, 0x8341, 0x4100, 0x81C1, 0x8081, 0x4040
};

/**
 * @brief 计算MODBUS CRC16校验码
 * @param data 数据缓冲区指针
 * @param len 数据长度（字节数）
 * @return CRC16校验码（16位无符号整数）
 * 
 * @details 使用查找表法实现MODBUS CRC16计算，算法步骤：
 * 1. 初始化CRC寄存器为0xFFFF
 * 2. 对每个数据字节执行：
 *    - CRC低字节与数据字节异或
 *    - 使用查找表获取新的CRC值
 *    - 更新CRC寄存器
 * 3. 返回最终CRC值
 * 
 * @note 计算复杂度：O(n)，n为数据长度
 * @note 空间复杂度：O(1)，使用固定大小的查找表
 * @note 适用于实时性要求高的嵌入式系统
 */
uint16_t modbus_crc16(uint8_t *data, uint16_t len) {
    uint16_t crc = 0xFFFF;  /* CRC初始值 */
    
    /* 遍历每个字节进行CRC计算 */
    for (uint16_t i = 0; i < len; i++) {
        crc = (crc >> 8) ^ crc_table[(crc ^ data[i]) & 0xFF];
    }
    
    return crc;  /* 返回最终CRC值 */
}